【高考輔導資料】基于電路板motorola翻蓋手機改進設計 畢業(yè)論文

論文題目: 基于電路板MOTOROLA翻蓋手機改進設計系 名 稱 機械工程系 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導教師 完成日期：2008年4月10日摘 要為保證圓滿完成本次畢業(yè)設計任務，首先做了大量的準備工作，就設計選題，做了廣泛的市場調(diào)研，從而確定了手機改進設計這個課題。然后又通過各種渠道，查閱了大量手機設計的相關資料及圖片，并對手機模型進行拆分，對手機外形設計，結構設計，功能設計均做到了有一定了解。通過組織設計小組就課題進行研究討論，擬訂了各種設計方案，并確定了最終的設計方案。在設計進行過程中，對模型的關鍵部件進行了測繪，作為設計參數(shù)，接著對手機外觀，結構、材質(zhì)、色彩等做改進創(chuàng)新設計，最終完成如本文中所描述的設計方案。本次設計工作主要以proeWildfire 3.0為平臺，利用Pro/E提供的三維實體造型功能、工程圖生成功能模塊完成最終產(chǎn)品的外觀造型和結構設計，另外，利用MasterCAM進行模擬加工制造，擬訂加工工藝路線及加工方案，最后運用3DS MAX進行材質(zhì)渲染，得出最終的設計效果圖，并編寫設計說明書。本文將系統(tǒng)的闡述在手機外觀，內(nèi)部結構、個性特征設計以及色彩材質(zhì)選用等方面的創(chuàng)新設計，在撰寫設計說明書的過程中，廣泛運用了機械設計，機械制造，美學等方面的專業(yè)知識，并參考了大量的圖片書籍。最后終于完成了本論文，但由于經(jīng)驗不足，知識有限，論文中不免存在錯漏，望老師及讀者批評指正，謝謝！關鍵詞；外部造型；結構設計；材質(zhì)與色彩；加工制造目 錄第一章 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61.1 中國手機產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀 . . . . . . . . . . . 61.2 中國手機產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn). . . . . . . . . 91.3 中國手機產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略. . . . . . . . . 10第二章 中國手機設計行業(yè)背景. . . . . . . . . . . . 11 2.1手機設計歷史發(fā)展. . . . . . . . . 11 2.2手機設計定義. . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3手機設計特點. . . . . . . . . . . . 13第三章 基于模型的手機設計構想 . . . . . . . . . . . 133.1 手機外形的設計思路. . . . . . . . . . . . . 133.1.1 基于模型的手機外形改進設計思路闡述 . . . 133.1.2 翻蓋機型設計方案闡述. . . . . . . . . . . 133.1.3 手機造型結構設計的具體闡述 153.1.4 手機結構設計流程. . . . . . . . . . . . . . .16第四章 手機主要結構件名稱及設計思路. . . . . . . 171 前后蓋的連接問題 . . . . . . . . .172 翻蓋轉(zhuǎn)軸設計. . . . . . . . . . . . . . . . . .193 電池設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 4 電池蓋的結構設計. . . . . . . . . . . . . . . . 22 5 電池/池卡扣的設計. . . . . . . . . . . . . . .22 6 手機電池連接器. . . . . . . . . . . . . . . . 23 7 塑料件基本設計. . . . . . . . . . . . . . . . .24 8 防塵網(wǎng). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 9 超聲工藝結構設計. . . . . . . . . . . . . . . .26 10 鍵盤一般選材原則. . . . . . . . . . . . . . . .29 11 手機天線設計. . . . . . . . . . . . . . . . . .3012 卡扣設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3213 卡勾設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3314 倒口部位結構設計. . . . . . . . . . . . . . . .3315 FPC設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . .3416 PCB的布局設計. . . . . . . . . . . . . . . .3517 LCD的結構設計. . . . . . . . . . . . . . . .3818 噴涂工藝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4019 金屬屏蔽蓋設計與制造工藝. . . . . . . . . . .4120 電鍍工藝. . . . . . . . . . . . . . . . . . .4221 其它表面處理工藝. . . . . . . . . . . . . . . .43第五章 手機外殼三維造型設計步驟. . . . . . . . . . .44一. 前蓋上蓋的造型設計步驟. . . . . . . . . . . . .49二. 前蓋下蓋的造型設計步驟. . . . . . . . . . . . .57三. 后蓋上蓋的造型設計步驟. . . . . . . . . . . . .63四. 后蓋下蓋的造型設計步驟. . . . . . . . . . . . .73五. 電池殼的造型設計步驟. . . . . . . . . . . .78 主要參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79第一章 引 言1.1中國手機產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，我國手機產(chǎn)業(yè)從無到有，由小到大，由弱漸強，在世界通信產(chǎn)業(yè)中的地位和作用日益突出。目前，我國已經(jīng)成為全球重要的手機制造基地。統(tǒng)計資料表明：2005年，我國手機生產(chǎn)產(chǎn)量達到了3.04億部，同比增長30%。2006年全球移動用戶的總數(shù)增加了6768萬戶，用戶數(shù)地區(qū)4.6億戶。十五”以來，我國手機產(chǎn)量保持年均28%的高增長率，占全球總產(chǎn)量的比重，從“十五”初期的不到12%，增長到“十五”末的37%。2005年，我國手機實現(xiàn)出口2.28億部，同比增長56%，出口的金額達到了206.35億美元，同比增長45.7%。手機出口量占總產(chǎn)量的比重達到了75%，2007年我國手機產(chǎn)量5億多部，同比增長41。同期全球手機出貨量達到11億部，我國占四成多，增長41，其中出口達4億部，同比增長5。顯然，我國已經(jīng)成為手機生產(chǎn)大國。隨著產(chǎn)業(yè)環(huán)境的日趨完善，我國手機企業(yè)得到了迅速發(fā)展，在較短的時間內(nèi)出現(xiàn)了一批大型手機生產(chǎn)企業(yè)，如波導公司、廈新公司等。同時，各種手機營銷企業(yè)隨之興起并不斷發(fā)展壯大。部分中小手機零售企業(yè)在激烈的市場競爭中成為大型手機專業(yè)連鎖經(jīng)銷商；而家用電器零售企業(yè)如國美、蘇寧等將經(jīng)營范圍擴大到手機領域，異軍突起，迅速占領了手機零售的主渠道。如今，手機產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，手機市場異常繁榮。雖然我國已經(jīng)成為手機生產(chǎn)大國，但遠非手機生產(chǎn)強國，與其它許多產(chǎn)業(yè)相類似，手機產(chǎn)業(yè)目前仍面臨諸多突出問題一：我國手機生產(chǎn)企業(yè)沒掌握核心技術，自身研發(fā)能力不足，發(fā)展受制于人。近年來，我國手機生產(chǎn)企業(yè)雖然在手機研發(fā)生產(chǎn)以及市場開拓等方面的能力有了顯著增強，市場競爭力有所提高，在一定程度上打破了國外品牌對定制市場的壟斷，但是我國手機生產(chǎn)企業(yè)很多還是處于學習和模仿階段，自身的研發(fā)能力欠缺，核心技術基本上都掌握在國外廠商手中。二：是市場秩序比較混亂。部分定點手機生產(chǎn)企業(yè)為搶占市場，采取各種手段開展投機性“貼牌生產(chǎn)”，損害了國產(chǎn)品牌手機企業(yè)的利益；進口的手機成套散件大多是中低檔產(chǎn)品，附加值低、質(zhì)量較差，影響了國內(nèi)品牌手機的整體質(zhì)量；手機走私問題依然存在，影響了國內(nèi)手機產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展；低質(zhì)量的“水貨”手機和黑手機充斥市場，一度占國產(chǎn)手機市場份額的三分之一以上，對正牌手機造成了很大沖擊。三：是產(chǎn)需矛盾擴大，市場競爭加劇?！笆濉睍r期，大量資本紛紛進入手機生產(chǎn)領域，在較短時間內(nèi)導致產(chǎn)能的大規(guī)模擴張。目前國內(nèi)市場每年的手機需求量約為8千萬部，而產(chǎn)量高達1.2億部以上。除部分出口外，大部分手機在國內(nèi)銷售，激烈的競爭在所難免。同時。隨著入世后我國市場“門檻”的降低，各跨國公司加快將其手機生產(chǎn)向中國等成本地區(qū)轉(zhuǎn)移，從而使國內(nèi)手機市場競爭進一步加劇。四：是越來越多的手機生產(chǎn)企業(yè)陷入低價位惡性競爭泥潭，難以提升核心競爭力。隨著國內(nèi)移動通信市場增長日趨放緩及外資手機企業(yè)加大對中低端市場的開拓，國產(chǎn)手機品牌在生產(chǎn)成本、管理成本以及渠道成本等方面的競爭優(yōu)勢日漸弱化，產(chǎn)品同質(zhì)化問題嚴重，低價位惡性競爭頻仍，導致行業(yè)利潤率下滑，手機虧損企業(yè)增多，虧損額加大。而這又使手機企業(yè)根本無力進行技術研發(fā)，造成核心技術匱乏，新產(chǎn)品開發(fā)不足，整體競爭力越來越弱。但是伴隨著3G時代的即將來臨，對于中國手機產(chǎn)業(yè)來講，毫無疑問蘊育著一輪新的發(fā)展契機，國產(chǎn)手機正在經(jīng)歷著這樣一個轉(zhuǎn)型期，在由單純的價格競爭向品牌競爭和品質(zhì)競爭轉(zhuǎn)變，這是一次具有積極意義的洗牌，是一次有助于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級的優(yōu)勝劣汰。2006年第一季度，康佳、夏新、波導、聯(lián)想、CECT、華為、中興等國產(chǎn)手機廠商實現(xiàn)盈利，使業(yè)界看到了國產(chǎn)手機復蘇的曙光。1.2 中國手機產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)伴隨著3G時代的即將來臨，對于中國手機產(chǎn)業(yè)來講，毫無疑問蘊育著一輪新的發(fā)展契機。無論是面向細分市場的功能手機的迅速崛起，或是個性應用的廣受青睞，都向廣大企業(yè)拋出了橄欖枝。那么我國手機產(chǎn)業(yè)將面臨怎樣的機會，將會受到哪些挑戰(zhàn)呢？首先看所面臨的機遇。機遇之一是我國主導運營商承建TDSCDMA網(wǎng)絡這將使我國的半數(shù)以上的移動手機用戶逐漸轉(zhuǎn)為TDSCDMA制式的3G用戶，產(chǎn)生龐大的手機市場需求。由于TD-SCDMA制式的手機的核心技術，包括手機芯片和各種應用軟件等均掌握在國內(nèi)企業(yè)手中，這將使我國手機企業(yè)徹底改變核心技術受制于人的不利處境，從而與WCDMA以及CDMA2000陣營的諾基亞、摩托羅拉等企業(yè)在3G時代處于同一起跑線上，贏得一次實現(xiàn)趕超的良機。機遇之二是手機定制。從美、日、韓等國家移動通信市場的發(fā)展情況看，運營商定制手機推廣新業(yè)務、主導手機的生產(chǎn)和銷售已經(jīng)成為移動通信市場的主流。據(jù)統(tǒng)計，在日本、韓國和歐洲的一些國家，運營商定制手機占手機銷售的份額超過了70%。目前中國運營商定制手機占手機銷售額的比率還遠遠小于這一數(shù)字，有很大的增長空間。一旦3G在中國正式開始運營，運營商定制手機的力度將進一步加強。大家知道，在2G時代，移動業(yè)務基本上是電話和短信，手機的通用性很高。但在3G時代，移動通訊業(yè)務逐漸多樣化，充滿了個性化和定制化色彩，運營商提供的各種數(shù)據(jù)業(yè)務和特色應用需要手機終端的高度配合。同時，通過手機定制，除了保障終端對業(yè)務的良好支持之外，在定制終端的品牌、應用/功能、用戶界面以及銷售上加載運營商的策略，可以在多方面促進業(yè)務發(fā)展。因此，運營商定制手機是大勢所趨。目前，國產(chǎn)手機在與海外運營商的定制合作中做得比較出色的是中興和華為。中興的WCDMA手機一次性獲得和黃3G的30萬訂單；華為無線終端簽約沃達豐，在將來至少五年內(nèi)為沃達豐“獨家”定制其自有品牌的3G終端產(chǎn)品。越來越多的的國際運營商開始將定制的目光投向國產(chǎn)手機廠商，如德國電信、日本NTTDoCoMo、韓國SK電訊等。這就需要手機企業(yè)加強與運營商、服務提供商以及內(nèi)容提供商的聯(lián)系，加強合作，制定適宜的手機定制戰(zhàn)略，爭取贏得較高市場份額。機遇之三是技術擴散和技術外溢速度加快。在3G格局下，一方面，電信設備制造商在網(wǎng)絡設備方面的競爭空前激烈，為了生存不得不進入移動終端生產(chǎn)領域，憑借在網(wǎng)絡設備制造方面的競爭優(yōu)勢，可以擁有一定比例的手機技術專利，相應使傳統(tǒng)的手機生產(chǎn)巨頭所擁有的專利比例降低；另一方面，跨國手機生產(chǎn)企業(yè)進行全球布局，將研發(fā)中心和生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家，聘用發(fā)展中國家的技術人員，在生產(chǎn)以及人才本土化的過程中自然會出現(xiàn)大量的技術擴散和技術外溢。機遇之四是專業(yè)化分工更加緊密。3G手機實質(zhì)上是一個信息終端，是一個移動多媒體，是多種尖端技術的集成，其配套元器件以及軟件的種類和數(shù)量之多和技術難度之高都是2G手機所無法比擬的。手機技術以及手機結構的復雜性決定了手機生產(chǎn)企業(yè)不得不進一步進行專業(yè)化分工。這就使很多能夠在某些環(huán)節(jié)、某些元器件和某些點上實現(xiàn)突破的中小手機企業(yè)獲得脫穎而出的機會。以上是機遇，而我國手機企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也是十分嚴峻的。挑戰(zhàn)之一是我國制止缺乏明確的3G發(fā)展戰(zhàn)略。如果決策不當，導致TDSCDMA被邊緣化以及被淘汰，在中國形成WCDMA和CDMA2000主導的市場格局，則因核心技術全部被國際壟斷巨頭掌握，我國手機企業(yè)根本不可能實現(xiàn)趕超，大部分企業(yè)將逐漸退出市場。挑戰(zhàn)之二是知識產(chǎn)權保護力度將不斷加大。我國手機產(chǎn)業(yè)因缺乏核心技術將有重蹈DVD產(chǎn)業(yè)、CRT電視產(chǎn)業(yè)覆轍的危險。如果不上3G，以目前的發(fā)展趨勢，隨著我國手機企業(yè)的競爭力正在逐漸增強，憑借顯著的成本優(yōu)勢，是足以與跨國手機巨頭抗衡的。但是，3G的到來是一不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。目前，跨國手機巨頭已經(jīng)擁有了豐富的制造經(jīng)驗和營銷方法，而我國手機企業(yè)由于研發(fā)能力嚴重不足，在開發(fā)3G手機（尤其是WCDMA和CDMA2000 1X制式的手機）方面，處于絕對劣勢。由于不在同一起跑線上，我國手機企業(yè)只有“從頭再來”，不得不交學費和開始新一輪的模仿和學習過程。必須清醒地認識到，3G手機遠比2G手機復雜，知識產(chǎn)權糾紛有可能十分激烈。如果跨國公司加強知識產(chǎn)權保護，施以殺手锏，我國手機企業(yè)完全有可能重蹈DVD產(chǎn)業(yè)覆轍的危險。挑戰(zhàn)之三是國際競爭壓力進一步加大。目前，幾大國際手機巨頭已經(jīng)完成全球布局，制定全球競爭戰(zhàn)略。亞太地區(qū)作為全球新興市場，是國際巨頭們競爭的焦點。我國已經(jīng)加入WTO，外資可以十分便捷地加入中國市場。以往的十幾年，跨國公司并沒有把中國電信設備制造企業(yè)和手機生產(chǎn)企業(yè)視為競爭對手。但隨著中興和華為這兩大公司的崛起，國際壟斷巨頭感受到了競爭挑戰(zhàn)，勢必會從全球競爭戰(zhàn)略出發(fā)，通過并購等方式參與中國手機產(chǎn)業(yè)的整合，實現(xiàn)各個擊破?？梢灶A言，如果國際壟斷資本憑借資本的力量進行“發(fā)力”，我國手機企業(yè)包括電信設備制造企業(yè)，都會面臨巨大的國際競爭壓力，很容易被壓垮。1.3 中國手機產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略首先，必須改變以往的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。我國的很多產(chǎn)業(yè)，包括家電產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)等，一直沿襲著學習、模仿再學習、模仿的發(fā)展模式，始終處于跟隨者和打工者的地位，無法取得產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導權，只能賺取微薄的收益，高額利潤被外企拿走。等我國企業(yè)還在進行“窩里斗”時，跨國公司已經(jīng)在搞下一代技術研發(fā)了；當我國優(yōu)勢企業(yè)辛辛苦苦積攢了一些家底，進行技術研發(fā)，在產(chǎn)業(yè)的成熟期逐漸掌握了核心技術，取得競爭優(yōu)勢時，跨國公司已經(jīng)開始推出新一代產(chǎn)品了面對新一代產(chǎn)品，我國企業(yè)束手無策，不得不又重復以往的老路。目前，電視機行業(yè)就是一個最具有說服力的例證。我國手機產(chǎn)業(yè)的競爭力較之電視機行業(yè)，應該說要弱小的多，如果仍沿襲以往的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，非但不可能實現(xiàn)趕超，隨時都會有全軍覆沒的危險，這絕非危言聳聽。其次，我國手機企業(yè)必須努力提高核心競爭力。我國手機企業(yè)應在充分整合內(nèi)部資源的基礎上，抓住3G時代的各種機遇，加大技術研發(fā)力度，努力掌握核心技術，向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，力爭在國際化和專業(yè)化分工中找到適宜的位置，贏得競爭的主導權。第三，我國手機企業(yè)必須加強產(chǎn)業(yè)協(xié)同。手機企業(yè)不僅要與手機經(jīng)銷商建立良好的合作關系，還要加強與運營商、通信服務提供商和內(nèi)容提供商等的聯(lián)系，研發(fā)生產(chǎn)各類符合消費者需要的個性化的手機產(chǎn)品。同時，為抵御國際巨頭的競爭挑戰(zhàn)，我國手機企業(yè)也有必要建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強戰(zhàn)略協(xié)同，加強知識產(chǎn)權談判，努力拓展國際發(fā)展空間。第四，加強營銷模式創(chuàng)新。手機是一種特殊商品。既具有耐用消費品的特點，又是具有一定展示功能的時尚商品和奢侈品。因此在3G時代，隨著電信運營商的全面轉(zhuǎn)型，電信服務向綜合性信息服務轉(zhuǎn)變，手機作為通信終端和信息服務終端，個性化特點日益突出，種類將日益繁多，更新?lián)Q代更加頻繁。值得一體的是，由于2G與3G乃至后3G技術長期并存，三大制式長期并存，各類多模手機必然得到大發(fā)展。上述情況導致手機的營銷模式尤其是手機零售業(yè)態(tài)將與目前的日用消費品和時尚商品的零售模式有很大不同。手機營銷將出現(xiàn)多種業(yè)態(tài)并存的狀況。從目前趨勢看，大型手機零售專業(yè)商店將成為主流業(yè)態(tài)；而手機專賣柜臺、網(wǎng)絡直銷、小型手機超市等仍有一定的發(fā)展空間。我國目前尚缺乏對大型零售企業(yè)的限制措施，為突破其壟斷，中小手機零售企業(yè)亟需向?qū)I(yè)化和連鎖方向發(fā)展，通過建立非集中型的營銷聯(lián)盟，打造新的價值鏈和進行營銷模式創(chuàng)新；通過集中供貨降低中間成本；通過統(tǒng)一標識提高品牌價值，從而拓展市場生存空第二章 中國手機設計行業(yè)背景2.1手機設計歷史發(fā)展 前文就粗略的提過工業(yè)設計這個名詞，其實手機設計就是屬于產(chǎn)品設計，屬于工業(yè)設計范疇。對于設計歷史，亦可從工業(yè)設計角度予以簡略闡述。 早期的設計受批量生產(chǎn)和成本的影響，只是考慮產(chǎn)品標準化，實用化，功能化因素。設計手段是從美術學科衍生的，以手工的方式進行表現(xiàn)。而現(xiàn)代設計從人性化，個性化、差異化，時尚化出發(fā)，不僅考慮是否符合人體工程學或以優(yōu)美造型作為標準，而且還考慮多方面的因素，出現(xiàn)了學科的交叉化，這已為成當今設計思想發(fā)展的趨勢，另外就是設計手段的日新月異，人們使用電腦做為設計工具，使傳統(tǒng)設計方法受到?jīng)_擊。人們將大量時間用于思考設計的細節(jié)問題。手機設計作為工業(yè)設計的一方面，同樣遵循這樣的發(fā)展規(guī)律。雖然中國的手機產(chǎn)業(yè)起步比較晚。但走的同樣是這樣一條發(fā)展之路。2.2手機設計定義 手機設計，就是提供手機硬件、軟件、人機界面（UI）、結構（MD）和外觀（ID）的全套設計方案。通常認為手機設計分為三部分：手機外形設計（工業(yè)設計）、手機內(nèi)部程序設計（計算機專業(yè)）、手機界面設計（平面設計或者媒體設計）。實際上，一套完整的手機設計流程包括：工業(yè)設計(ID)，結構設計(MD)、硬件設計(HW)、軟件設計(SW)、項目管理（PM）、資源開發(fā)（Sourcing）、質(zhì)量監(jiān)督(QA)六個模塊，而本次所做的畢業(yè)設計工作主要屬于工業(yè)設計與結構設計范疇，是對這兩個方面做實踐練習，所以本問只對這兩方面的設計工作做具體闡述。2.3手機設計特點結合當今手機設計經(jīng)驗及生產(chǎn)特點得出以下結論1.手機設計至少需要一個核心處理器，作為設計平臺；即需要一個實現(xiàn)各種功能的核心，作為手機的核“芯”。2.整個手機設計工作中更注重手機結構設計、功能整合，特別是MMI/UI（人機界面）開發(fā)；3.現(xiàn)階段手機設計重點是軟件設計、結構設計，外觀設計。軟件設計和結構設計是實現(xiàn)手機功能的途徑，而手機外觀設計早已成為國外手機企業(yè)獲取高附加值的重要領域。第三章 基于模型的手機設計構想3.1 手機外形的設計思路 近些年來，手機市場發(fā)展日新月異。競爭已經(jīng)不局限于外觀設計、價格成本優(yōu)勢等方面，功能的多樣化以及時尚的造型成為市場的兩大焦點。放眼國內(nèi)手機市場，不同樣式,功能的手機繁多.按外形可以統(tǒng)稱分為直板機和翻蓋機兩種(如圖1-1和1-2所示),根據(jù)手機的特殊功能可分為拍照手機,滑蓋手機,旋蓋手機和具有商務功能的PDA手機(如圖1-3圖1-6),而其中直板機型雄霸手機市場，而翻蓋、滑蓋機型上升勢頭較快，其必將對直板機型霸主地位產(chǎn)生影響；從整個市場來看，直板手機種類最多，銷售量也最大，而在亞洲和國內(nèi)市場上翻蓋式手機卻是最受歡迎。近年來，隨著手機連接結構的不斷演化，又先后出現(xiàn)了滑蓋式和旋轉(zhuǎn)式等。手機的外形也有所變化，各種翻轉(zhuǎn)連接不窮。折疊中有旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后又有折疊，極大地推動了手機造型的創(chuàng)新。例如雙向軸連接在手機設計中的應用，使手機可以在三維空間上旋轉(zhuǎn)，極大地方便了人們發(fā)揮手機中的攝像功能。這說明，優(yōu)秀的工業(yè)設計是技術和藝術的完美結合，連接結構作為一種技術支撐，對手機的設計創(chuàng)新具有重要的指導意義。中國的工業(yè)設計要走創(chuàng)新的道路，不僅要在造型上有所創(chuàng)新，更要從結構上著手，充分考慮市場需求，對產(chǎn)品造型進行更好的更合理的改變。本著上文論述的設計思想，并經(jīng)過對手機市場調(diào)查和參考各種圖片資料，認為本次手機設計在外形上著重以個性化、時尚化、身份化為設計主題，以消費者心理元素為基礎來展開手機設計的每個細節(jié)，進而滿足消費者多樣化的需求，才能真正做到“以消費者為中心”，從而獲得消費者的心理共鳴。 圖1-1 直板機 圖1-2 翻蓋機 圖1-3 滑蓋機 圖1-4 旋蓋機 圖1-5 拍照手機 圖1-6 PDA手機3.1.1 手機外形改進設計思路闡述 由于本人設計能力的局限，所以將設計方案建立在原有模型的基礎上，其實就是基于模型電路板，所做的外觀和結構設計。在外形上充分考慮電路板的形狀尺寸，電器元件的布局結構。在此基礎上考慮手機的外部造型，為了增加顯示屏幕,同時縮小手機的尺寸,翻蓋手機滿足所要求的,并且在造型上體現(xiàn)設計的主題元素，本次設計就以翻蓋機型的造型為主要的設計項目，以下做詳細的介紹.3.1.2 翻蓋機型設計方案闡述 翻蓋機型效果圖手機結構爆炸圖如下：3.1.3手機造型結構設計該款手機本次設計應該重點解決的幾個問題1. 手機各部分的測量及建模，尤其是后蓋建模及各主要的主體構件。2. 手機電池板接觸口與卡扣的接觸位置3. 用PROE軟件進行綜合繪制及設計過程。4. 手機各部分的材料的選用，表面處理，噴漆，屏蔽，防塵，散熱，防水，耐摔功能及安全規(guī)范問題等。5. 手機翻到3045手機屏幕亮與暗的問題，翻蓋最大角度的限制靠什么來實現(xiàn)。3.1.4 手機結構設計流程圖1-9 手機結構設計流程圖第四章 手機主要結構件名稱及設計思路手機結構一般包括: 顯示屏. 屏透鏡. 上殼. 主LCD. 前蓋下殼. 轉(zhuǎn)軸. 后蓋上殼. 鍵盤. 天線. 后蓋下殼. SIM卡卡扣. FPC . PCB板. 電池. 電池卡扣等. 1. 前后蓋的連接翻蓋手機我們可以認為是由兩個直板機構成的,一個構成翻蓋部分,另一個構成主機部分.翻蓋手機通過將顯示屏放到翻蓋部分,避免了與鍵盤并排布置,這樣就可以減少手機的長度.上下蓋是通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸來實現(xiàn)的(轉(zhuǎn)軸將在后面具體介紹),上蓋和主機部分的電路連接通過柔性線路板FPC來實現(xiàn)顯示屏的亮與閉.（在后面將會詳細介紹FPC） FPC穿過轉(zhuǎn)軸部位殼體的軸孔通道從主機PCB連接到翻蓋部分的PCB上,翻蓋的開合角度一般在150左右,手機的開合狀態(tài)的電路控制通過霍而開關和磁鐵的配合使用來實現(xiàn).同時前蓋翻到150在后蓋還有一個擋扣將它頂住。這樣就可以限制它的最大角度了。2.翻蓋轉(zhuǎn)軸設計翻蓋轉(zhuǎn)軸分為小翻蓋下翻蓋轉(zhuǎn)軸和上翻蓋轉(zhuǎn)軸,上翻蓋轉(zhuǎn)軸又分為普通翻蓋轉(zhuǎn)軸,自由轉(zhuǎn)軸和自動轉(zhuǎn)軸.本設計手機的轉(zhuǎn)軸就主要涉及到上下蓋的連接問題,（轉(zhuǎn)軸配合處不能噴漆，因轉(zhuǎn)動時漆容易磨掉，摩擦聲比較大）所以重點分析普通翻蓋轉(zhuǎn)軸.1.下翻蓋轉(zhuǎn)軸設計 下翻蓋轉(zhuǎn)軸是采用尺寸及力度都比較小的轉(zhuǎn)軸,這種軸要成對使用,這種轉(zhuǎn)軸的總開合角度為150,工作過程分為兩個階段,第一階段為0翻開到30,在0時翻蓋有一個預壓扭力,當翻蓋翻到30時,轉(zhuǎn)軸會產(chǎn)生一個彈開力,使下翻蓋完全彈開,當?shù)竭_150的正點位置時,保持有一個剩余扭力,通過這個扭力使下翻蓋定位. 2.上翻蓋轉(zhuǎn)軸設計 上翻蓋手機是常見的翻蓋手機,現(xiàn)在也應用的非常廣泛,本設計根據(jù)MOTOROLA手機創(chuàng)新,它的轉(zhuǎn)軸是普通翻蓋轉(zhuǎn)軸,而普通翻蓋轉(zhuǎn)軸可分為裸裝式和封裝式兩種,本手機用到的就是裸裝式.3.電池設計1電池分外置式和內(nèi)置式，內(nèi)置式主要考慮標準化問題，利于大量生產(chǎn)。外置式款式多樣化，但由于塑膠方面的問題比較多，成本高，大量生產(chǎn)時容易出問題。一般用內(nèi)置式的電池。下面就內(nèi)置式與外置式做比較：a) 內(nèi)置式電池通用性好，同一個內(nèi)置式電池可以同時應用于很多型號的手機上，避免了外置電池一般只能應用到一個手機上的局限性。b) 內(nèi)置式電池節(jié)約手機廠商的設計成本；同時內(nèi)置式電池的塑膠殼相對外置塑膠（噴漆）價格要便宜，如此設計是降低手機成本的最佳選擇。c) 有效避免了色差的問題：一般外置電池都要考慮到電池殼的色差問題，是至今都很難解決的問題，而內(nèi)置電池則不會出現(xiàn)這樣的情況。d) 有效的避免了超聲波焊接的問題：外置電池的超聲波不良率直接影響到成本問題。而內(nèi)置式電池不會因超聲波焊接等情況導致大量的不良品。e) 外置式電池的里殼內(nèi)嵌鋼片的方案，厚度方面比全部是塑膠的外置方案有優(yōu)勢，但是價格非常昂貴。2電池與殼體中的定位主要以電池上殼的側面與手機殼體上的筋來定位，這樣可以減少塑殼變形而帶來的誤差，并可以提高定位精度。電池上殼與手機殼體上筋的配合間隙：0.05mm（雙邊），電池下殼與手機殼體的配合間隙：0.1mm(單邊)3電池內(nèi)部結構的設計 電池空間的分配：（圖3-1）根據(jù)圖上的尺寸是一般尺寸，根據(jù)實際情況，電池上殼下殼可以有所不同，另外電池芯的厚度要根據(jù)電池容量來確定。 電池上下殼的定位與結合： 以超聲臺和止口定位，側面間隙0.03.05mm，止口深度0.51.0mm. 超聲工藝簡介： 一般是20kHz的震動頻率，通過線圈傳到鋁制上模，再傳到塑殼的超音線上，高頻的震動使超音線摩擦而溶化，再經(jīng)過保壓使電池上下殼熔接在一起。可以調(diào)整振幅大小來改變輸出功率。 超音線的設計： 手機電池的超音線一般是（三閉形截面），高度為0.2mm.5mm.PC料一般為0.35mm，ABS料一般為0.45mm。如下圖3-14池與電池扣的設計4.電池蓋的結構設計電池蓋的結構形式有兩種：整體式，即電池蓋與電池合為一體；分體式，即電池蓋為單獨的兩個 部件。本款手機電池蓋為分體式，它是通過卡勾和后殼連接。材料一般也是pc + abs。 分體式電池蓋5.電池/池卡扣的設計1.電池設計時要保證電芯和相連的PCB板的裝配空間,盡量保證底殼與厚電,薄電通用.2.電池殼的厚度至少0.7mm,電池蓋板的壁厚至少0.4mm.(如果用金屬電池蓋板,T=0.2mm)3.殼體與電池蓋板高度方向的配合間隙要留0.15mm.4.卡扣處注意防水縮水與熔接痕,卡扣處的壁厚要保證0.7mm以上,防止拆卸時塑膠發(fā)白,斷裂.6.手機用電池連接器1.對于手機上的電池連接器，要求它：1）尺寸小，占用空間少，一般是無焊的壓緊式端接。2）拔插循環(huán)次數(shù)高，大于5000次。3）有恒定的接觸力，保證電池連接牢固。4）能承受激烈沖擊和震動。5）也可以根據(jù)用戶要求定制。事實上每個具體應用場合千差萬別，通常需要專門定制設計。2.按照接觸體簧片安排區(qū)分，電池連接器可分兩種：懸式自由端和有罩式的。該款手機就是懸式自由端的連接器了，懸式自由端電池連接器是表面安裝的，接觸體的定位調(diào)準是利用手機的機殼，機殼也起保護接觸體不受損壞的作用。有罩式的電池連接器也是SMT的，但是接觸體簧片都排列在連接器坐體內(nèi)，并維持在預裝好的位置上，提供強的接觸力。如圖懸式自由端： 7.塑料件基本設計1.塑料的定義塑料是一種一合成或天然的高分子化合物為主要成分,在一定的溫度和壓力條件下,可塑制成一定形狀,當外力解除后,在常溫下仍能保持其形狀不變的材料. 2.各部分的選材要點 (1)手機外殼的選材 由于手機的外殼要求強度較大,殼壁較厚,結構形狀也非常之復雜,還要求要有較高的耐熱性,耐寒性,耐磨性,最重要的一點是能夠耐摔,所以要求抗拉,抗彎強度較高了,而且還要考慮防水問題.所以綜合考慮外殼要選用ABS+PC.如下表參數(shù):料別適當模溫料筒溫度成形收縮率射出壓力PC801202603200.6 0.8%10001500/ABS50 7019 2600.4 0.8 %5001500/POM80 12019 2400.6 2%5001500/PMMA598018 2600.2 0.8% 7001500/LDPE35 651403001.5 5 % 3001000/HDPE40 701503001.5 5% 3001500/PET50 1502903151 2 %7001400/PP20 801803000.8 2.5%4001500/AS50 701702900.2 0.6%7001500/PA40 6016 2600.2 0.6%5001000/下面就重點介紹PC及ABS材料的性能特點:PC材料的性能特點: 度高(拉伸強度69MPa,彎曲強度96MPa); 耐高溫(期使用溫度130) 透明性好,無毒; PC應選高流動性牌號,適用與翻蓋機和在惡劣環(huán)境下使用的手機.ABS材料的性能特點: 強度低(伸強度43 MPa,彎曲強度79 MPa) 不耐溫(使用溫度60) 流動性,著色及表面噴漆和電鍍性能均好. ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。PC+ABS（PC與ABS的合成材料） 取前面二者之特點，具有優(yōu)良的成型加工性能，流動性好，強度較高（拉伸強度56MPa，彎曲強度86MPa）。所以綜合考慮翻蓋手機外殼材料選用這種。8.防塵網(wǎng)防塵網(wǎng)主要有兩個作用；防止灰塵和削弱低頻峰值，以保護喇叭。目前我們常用的防塵網(wǎng)一般在250350之間，它們的聲阻值都比較小，基本上在10歐姆以下，對聲音的影響很小，所以一般采用喇叭廠家提供的防塵網(wǎng)不會非常大。因此從防塵和聲阻兩個方面綜合考慮，建議采用300左右的防塵網(wǎng)。我們以往采用的不織布防塵網(wǎng)存在一個問題，由于不織布的不同區(qū)域密度不一樣，因此不同區(qū)域聲阻也不一樣，可能會造成同一批防塵網(wǎng)的聲阻一致性較差。但不織布的成本比防塵網(wǎng)低很多，因此在設計中綜合考慮性能和成本，在高檔機型中，盡可能不要采用不織布作為防塵網(wǎng)。9.超聲工藝結構設計超聲波是一種頻率為20kHz以上的聲波，通常超聲焊接所用的聲波頻率為15kHz，超聲波焊接是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑料配件及一些合成構件的方法。目前被運用的塑膠制品與之間的粘結，塑膠制品與金屬配件的粘結及其他非塑膠材料之間的粘結。它取代了溶劑粘膠機械堅固及其他的粘接工藝，超聲波焊接不但有連接裝配功能，而且具有防潮，防水的密封效果。1.超聲波的優(yōu)點1）節(jié)能 2）無需裝備散煙散熱的通風裝置 3）成本底，效率高 4）容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。2.超聲波焊接機的工作原理 超聲波焊接裝置通過一個電晶體功能設備將當前50/60Hz的電頻轉(zhuǎn)變成20kHz或40kHz的電能高頻電能，供應給轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機械振動能，調(diào)壓裝置負責傳輸轉(zhuǎn)變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。 焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學裝置。振動通過焊接工作件傳給粘合面振動摩擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化，振動會在熔融狀態(tài)物質(zhì)到達其介面時停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產(chǎn)生個強分子鍵，整個周期通常不到一秒鐘便完成，但是其焊接強度卻接近于一塊連著的材料！10.鍵盤一般選材原則1該款手機創(chuàng)新點就在這鍵盤上了。按鍵的設計也是手機結構設計中非常重要的一個部分，按鍵設計好與否，不僅的關系手機美觀的問題，更關系到使用者的手感和操作的舒服程度，因此在做結構設計的時候需要格外注意了。最早出現(xiàn)的按鍵就是硅橡膠了，目前手機也大多數(shù)用戶界面鍵盤由硅橡膠或注模鍵盤組成,也有其兩者結合的,還有壓印圖形覆蓋板和平板圖形覆蓋板兩種技術用于手機鍵盤.一般來說，采用硅橡膠按鍵，按鍵與面殼按鍵孔的間隙為0.20.3mm.如按鍵還需要表面處理就要考慮表面處理的影響了，電鍍層厚度一般為0.025mm，噴漆和真空鍍一般為0.05mm。如果還要考慮按鍵表面需進行絲印等加工工藝時，按鍵表面圓角不宜過大，弓形高度小于0.5mm。按鍵頂部周圍需倒圓角，避免卡住按鍵。所以硅橡膠按鍵需要與殼體有固定的設計。如下圖： 硅膠按鍵結構設計示意圖2硅橡膠鍵盤的特點：. 我們所用的手機的鍵盤大多數(shù)是硅橡膠鍵盤了,它的特點幾是有柔軟的觸感和質(zhì)地,成本非常低，硅橡膠下方使用半球?qū)?可以阻擋塵埃,污垢和油脂的進入.這一點就受到了廣大消費者的歡迎了,最重要的是價格合理. 雖然硅橡膠鍵盤有很好的觸感,但是這種設計方案的鍵盤高度比較厚,所以采取這種方式必須在特定的情況下應用.3鍵盤與殼體水平方向的間隙：(1）從各種機型來看，其間隙選擇范圍均較大。一般單向間隙為0.050.25之間。如殼體和按鍵的制造水平較高，殼體模具較準確。需要表現(xiàn)一種精密感時，應選擇較小的間隙。如研發(fā)周期短又要求低風險時，可選其偏大的間隙。所以數(shù)字鍵水平單向間隙值為：0.150.2。(2）按鍵與DOME垂直方向的間隙： 按鍵與DOME垂直方向間隙正確與否是按鍵質(zhì)量的關鍵，應予以重點控制。垂直間隙過小時，按鍵過于靈敏，手感不好，并且容易發(fā)生按鍵連動現(xiàn)象；間隙過大會手感不好，有松動感覺，當按某一鍵時可看到相臨鍵也隨之晃動，因此一般在垂直方向的觸點與DOME之間應有較小的過盈。建議 數(shù)字鍵垂直間隙為：-0.02-0.05mm方向鍵垂直間隙為：00.02mm(3）觸點的形狀和尺寸1）觸點一般取圓盤狀，直徑為1.52mm,高度一般為0.200.50mm(高度小于0.2mm時手感不好，當觸點附近有LED燈時，觸點高度應大于0.25mm) 建議圓盤狀觸點的尺寸為：1.8x0.3,硅膠硬度一般為：shore6065.2）方向鍵觸點形狀建議取1.8+SR4球面.3）盡量不采用硬質(zhì)材料的觸點直接接觸DOME的方案(例如帶觸點的PC鍵和帶觸點的ABS電鍍鍵等)，這種按鍵在批量生產(chǎn)中不良率很難降低。例如：CECT貼牌COOLPRD；K320；K6800等機，其按鍵不良率均很高。4）DOME：應選用不銹鋼鍍鎳，并帶有中心孔或中間有凸點的結構。不宜選用鍍銀(電阻小但易氧化),無鍍層(價格低但接觸不可靠),光面(易接觸不良)的DOME。5）硅膠與鍵盤的粘接面應制成粗刀痕表面。既加大粘接面又可容納多余膠液使厚度尺寸更為準確一致。4.鍵盤的單體結構設計如下圖所示：11.手機天線設計一. 手機天線設計基礎1. 手機天線設計需要考慮的因素(1) 克服人體對電池吸收和散射引起接收特性的改變(2) 多信道轉(zhuǎn)播一輻射指向性造成增益下降(3) 天線要與RF模塊連接,要解決阻抗匹配(4) 手機天線不同與一般固定天線,安裝在機殼內(nèi),貼近人體,邊移邊使用.二.天線的設計要求1.本次根據(jù)MOTOROLA模型手機設計,該種天線屬于外置天線,外置天線又分為卡扣固定和螺紋固定兩種，其中卡扣固定較好，但是結構相對復雜，而且適合非圓截面天線的固定安裝，螺紋固定式結構簡單而且適合圓形截面天線的固定。所以這款手機是采用傳統(tǒng)的螺旋線,軟,硬PCB等結構,外表可噴漆.外置天線的長度一般不小于16mm,在翻蓋打開的狀態(tài)下,天線與上翻蓋最小距離要大于4mm,傾斜角大于15.圓形外置天線盡量設計成螺母旋入方式.天線結構設計實例如下圖：配合結構設計效果圖如下圖所示：連接：如上結構的中心是一個埋入螺紋，與天線上的螺絲柱進行配合連接，拆卸方便。在PCB上的固定有金屬彈簧片，天線可直接卡在兩彈簧片之間，或者是一金屬彈片一端固定在天線上，一端的觸點壓在PCB上。12.卡扣設計1.卡扣的原理及常用的類型卡扣配合的種類較多,在手機結構上常使用的形式為懸臂梁卡扣.其原理是用塑料本身的彈性以及結構上的變形來實現(xiàn)裝配和拆卸,因此該類卡扣可以多次使用.當回復角為90時,就產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象,這種情況是不容易拆卸,但是在設計中常使用.當回復角大于90時,雖然容易拆卸,但是效果差.2.卡扣設計時需注意的問題卡扣在卡合時需要考慮卡扣變形時是否有足夠變形的空間,與其他部件是否存在干涉.卡勾存在截面面積突變時,這樣會在塑料成型時在背面產(chǎn)生應力痕,因此需要做一些倒角,使其平緩過度.在保證結構功能的前提下,卡合量應小一點,如太大就不方便拆卸,應給卡合量的增加留有一定的余量.電池卡扣或者運動件：POM3扣位/止口 扣位主要是指上，下殼體卡扣的配合關系。在考慮扣位數(shù)量和位置時，應該從產(chǎn)品的整體外形尺寸考慮，要求數(shù)量平均，設置在轉(zhuǎn)角處的扣位應盡量靠近轉(zhuǎn)角，確保轉(zhuǎn)角處上下殼體能更好的配合，從設計上頂防轉(zhuǎn)角處容易出現(xiàn)的間隙問題?？畚辉O計應考慮預留間隙（如下圖1-1所示）。另外，設計扣位時應考慮側面抽心有無足夠的行程，至少要有6mm的讓位空間。1-1扣位結構設計示意圖 止口指的是上，下殼之間的相嵌配合關系。設計的名義尺寸應留0.050.1mm的間隙，嵌合面應有1.52的斜度。端部應設倒角或倒圓角以便裝配。上，下殼圓角處的止口配合，應增大配合面內(nèi)側止口的圓角半徑，以增大圓角之間的間隙，預防圓角處的干涉。如下圖2-2：2-2止口結構設計示意圖13.倒扣部位結構設計由于結構方面的需要，手機殼體上需要有倒扣設計，但給模具設計增加了難度，甚至可能造成模具的不可實現(xiàn)，因此在這方面的設計要非常注意。如下圖12-1中s為倒扣深度，側抽需要的空間a=s+（3mm5mm）.圖 12-114.卡勾的設計卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm0.8mm。鉤子從分模面下沉0.2mm，有利于模具制造。鉤子和卡槽的咬合面留0.05mm的間隙，以便日后修模?？ú垌敹擞阢^子底部預留0.3mm的間隙，作為卡勾變形的回彈空間。卡槽最好做成封閉式的（在壁厚保證不縮水的情況下），封閉面的肉厚0.30.5mm。其余配合面留0.10.2mm的間隙。鉤子的斜頂需留68mm的行程。鉤子的尖端導0.1mm的圓角，以便拆卸?？ü磁浜厦嫣幙梢宰灾鲗?的拔模，作為拆卸角。卡槽底部導R角增加強度，所以肉厚不一的地方導斜角做轉(zhuǎn)換區(qū)。15.FPC的設計一.FPC設計原則1.FPC的尺寸確定: FPC寬度一般由轉(zhuǎn)軸孔的大小和FPC與轉(zhuǎn)軸孔之間的間隙所決定的.2.FPC與轉(zhuǎn)軸孔之間的間隙確定: 為保證在翻轉(zhuǎn)運動時,轉(zhuǎn)軸孔壁不摩擦FPC以及翻轉(zhuǎn)運動時FPC沒有響聲,按規(guī)定FPC與轉(zhuǎn)軸孔之間的單邊間隙0.3mm.3.FPC在殼體上的定位: 組裝定位和保證間隙定位固定.4.FPC連接器在殼體上Z軸方向的固定: Z軸上的固定一般用泡棉壓緊.二.定位分析 在組裝時,為便于在殼體上定位,同時保證在翻轉(zhuǎn)時FPC有適度的自由度(翻轉(zhuǎn)時,FPC不擠壓,不拉伸,不折疊,不扭曲,不磨損等等)一般在FPC上做定位孔,一般用泡棉壓緊FPC之兩個連接器端加強板平面. FPC外形結構圖16PCB布局設計一.PCB布局板設計就是把設計好的原理圖變成一塊實實在在的PCB電路板。PCB板本身的基板是由絕緣隔熱，并不易彎曲的材料制作而成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，在制造過程中蝕除掉，留下來的細小線路作導線模式或稱布線。供PCB是零件的電路連接。為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。為了增加可以布線的面積，手機一般采用68層的多層板。多層板使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后壓合。二.PCB的布局的基本原則：PCB的設計步驟主要分為原理圖，元器件建庫，導入，元器件布局，布線，檢查，復查，輸入等幾個步驟。對結構來說，與我們關系最大的就是PCB的布局，此時硬件與結構需要反復溝通確定各元器件的相互位置，既要保證硬件性能，又要確保在結構上可以實現(xiàn)，同時要保證在ID上美觀。 PCB的布局步驟主要是：結構提供PCB外形圖EDA進行初步擺放調(diào)整外形元器件擺放EDA提供元器件位置分布圖PCD3D建模檢查調(diào)整評審。如下圖簡單的PCB圖：17.LCD的結構設計一.LCD的工作